الفضاء ليس شيئًا متجانسًا. بين الأشياء المختلفة هناك سحب من الغاز والغبار. إنها بقايا انفجارات السوبرنوفا وموقع تكون النجوم. في بعض المناطق ، يكون هذا الغاز البينجمي كثيفًا بدرجة كافية لنشر الموجات الصوتية ، لكنها ليست حساسة للسمع البشري.
هل يوجد صوت في الفضاء؟
عندما يتحرك شيء ما - سواء كان ذلك اهتزازًا لسلسلة من الجيتار أو انفجار الألعاب النارية - فإنه يؤثر على جزيئات الهواء القريبة ، كما لو كان يدفعها. تصطدم هذه الجزيئات بجيرانها ، وتلك بدورها تصطدم بالجزيئات التالية. تنتشر الحركة في الهواء مثل الموجة. عندما يصل إلى الأذن يرى الشخص أنه صوت.
عندما تمر الموجة الصوتية في الهواء ، يتذبذب ضغطها لأعلى ولأسفل مثل مياه البحر في العاصفة. يُطلق على الوقت بين هذه الاهتزازات تردد الصوت ويتم قياسه بالهرتز (1 هرتز هو تذبذب واحد في الثانية). تسمى المسافة بين أعلى قمم الضغط الطول الموجي.
لا يمكن للصوت أن ينتشر إلا في وسط لا يزيد فيه الطول الموجي عنمتوسط المسافة بين الجسيمات. يسمي الفيزيائيون هذا "الطريق الحر المشروط" - متوسط المسافة التي يقطعها الجزيء بعد الاصطدام بواحد وقبل التفاعل مع التالي. وبالتالي ، يمكن لوسط كثيف أن ينقل أصواتًا قصيرة الطول الموجي والعكس صحيح.
أصوات الموجة الطويلة لها ترددات تراها الأذن على أنها نغمات منخفضة. في غاز متوسط المسار الحر أكبر من 17 مترًا (20 هرتز) ، سيكون تردد الموجات الصوتية منخفضًا جدًا بحيث يتعذر على البشر إدراكها. يطلق عليهم الأشعة تحت الصوتية. إذا كان هناك كائنات فضائية بآذان يمكنها سماع نغمات منخفضة جدًا ، فسيعلمون على وجه اليقين ما إذا كان يمكن سماع الأصوات في الفضاء الخارجي.
أغنية الثقب الأسود
على بعد حوالي 220 مليون سنة ضوئية ، في وسط مجموعة من آلاف المجرات ، يصدر ثقب أسود هائل أدنى نغمة سمعها الكون على الإطلاق. 57 أوكتافًا تحت الوسط C ، وهو أعمق بمليون مرة من سمع الإنسان.
أعمق صوت يمكن أن يسمعه البشر له دورة اهتزاز واحد كل 1/20 من الثانية. الثقب الأسود في كوكبة فرساوس لديه دورة ذبذبة واحدة تقريبًا كل 10 ملايين سنة.
ظهر هذا في عام 2003 ، عندما اكتشف تلسكوب شاندرا الفضائي التابع لناسا شيئًا ما في الغاز يملأ مجموعة Perseus: حلقات مركزة من الضوء والظلام ، مثل التموجات في البركة. يقول علماء الفيزياء الفلكية أن هذه آثار لموجات صوتية منخفضة التردد بشكل لا يصدق. أكثر إشراقا -هذه هي قمم الأمواج حيث يكون الضغط على الغاز أكبر. الحلقات الأغمق هي المنخفضات حيث يكون الضغط أقل.
صوت يمكنك رؤيته
غاز ساخن ممغنط يدور حول ثقب أسود ، مثل الماء الذي يحوم حول المصرف. أثناء تحركه ، فإنه يخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا قويًا. قوي بما يكفي لتسريع الغاز بالقرب من حافة الثقب الأسود إلى سرعة الضوء تقريبًا ، وتحويله إلى رشقات نارية ضخمة تسمى النفاثات النسبية. يجبرون الغاز على الالتفاف في طريقه ، وهذا التأثير يسبب أصوات مخيفة من الفضاء.
يسافرون عبر مجموعة Perseus على بعد مئات الآلاف من السنين الضوئية من مصدرهم ، لكن الصوت يمكن أن ينتقل فقط طالما يوجد غاز كافٍ لحمله. لذلك يتوقف عند حافة سحابة الغاز التي تملأ مجموعة مجرات Perseus. هذا يعني أنه من المستحيل سماع صوته على الأرض. يمكنك فقط رؤية التأثير على سحابة الغاز. يبدو وكأنه ينظر عبر الفضاء إلى كاميرا عازلة للصوت.
كوكب غريب
كوكبنا يطلق تأوهًا عميقًا في كل مرة تتحرك فيها قشرته. ثم ليس هناك شك فيما إذا كانت الأصوات تنتشر في الفضاء. يمكن أن يحدث الزلزال اهتزازات في الغلاف الجوي بتردد من واحد إلى خمسة هرتز. إذا كانت قوية بما فيه الكفاية ، يمكن أن ترسل موجات دون سرعة الصوت عبر الغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي.
بالطبع ، لا توجد حدود واضحة حيث ينتهي الغلاف الجوي للأرض ويبدأ الفضاء. يصبح الهواء أرق تدريجياً حتى النهايةيختفي تماما. من 80 إلى 550 كيلومترًا فوق سطح الأرض ، يبلغ متوسط المسار الحر للجزيء حوالي كيلومتر واحد. هذا يعني أن الهواء عند هذا الارتفاع أرق بحوالي 59 مرة مما يمكن سماعه للصوت. يمكن أن تحمل فقط موجات فوق صوتية طويلة.
عندما ضرب زلزال قوته 9.0 درجة الساحل الشمالي الشرقي لليابان في مارس 2011 ، سجلت أجهزة قياس الزلازل حول العالم موجاتها التي تمر عبر الأرض ، وتسببت الاهتزازات في اهتزازات منخفضة التردد في الغلاف الجوي. سارت هذه الاهتزازات على طول الطريق إلى حيث يقارن حقل الجاذبية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية والقمر الصناعي مستكشف دوران المحيط (GOCE) جاذبية الأرض في مدار منخفض بـ 270 كيلومترًا فوق السطح. وتمكن القمر الصناعي من تسجيل هذه الموجات الصوتية.
لدى GOCE مقاييس تسارع حساسة للغاية على متنها تتحكم في الدافع الأيوني. هذا يساعد على إبقاء القمر الصناعي في مدار مستقر. في 11 مارس 2011 ، كشفت مقاييس التسارع التابعة لـ GOCE عن تحول رأسي في الغلاف الجوي الرقيق للغاية حول القمر الصناعي ، بالإضافة إلى التحولات المتموجة في ضغط الهواء ، حيث تنتشر الموجات الصوتية من الزلزال. قامت دافعات القمر الصناعي بتصحيح الإزاحة وتخزين البيانات ، والتي أصبحت شيئًا مثل تسجيل الزلزال بالموجات فوق الصوتية.
تم تصنيف هذا الإدخال في بيانات القمر الصناعي حتى أصدر فريق من العلماء بقيادة رافائيل إف جارسيا هذا المستند.
الصوت الأول بتنسيقالكون
إذا كان من الممكن العودة بالزمن إلى الوراء ، إلى حوالي 760.000 سنة بعد الانفجار العظيم ، يمكن للمرء أن يكتشف ما إذا كان هناك صوت في الفضاء. في ذلك الوقت ، كان الكون كثيفًا لدرجة أن الموجات الصوتية يمكن أن تنتقل بحرية.
تقريبًا في نفس الوقت تقريبًا ، بدأت الفوتونات الأولى في السفر عبر الفضاء كضوء. بعد ذلك ، تبرد كل شيء أخيرًا بما يكفي لتتكثف الجسيمات دون الذرية إلى ذرات. قبل حدوث التبريد ، كان الكون مليئًا بالجسيمات المشحونة - البروتونات والإلكترونات - التي امتصت أو بعثرت الفوتونات ، الجسيمات التي يتكون منها الضوء.
يصل اليوم إلى الأرض على شكل وهج خافت لخلفية الميكروويف ، المرئي فقط للتلسكوبات الراديوية الحساسة للغاية. يسمي الفيزيائيون هذا بقايا الإشعاع. إنه أقدم ضوء في الكون. يجيب على سؤال ما إذا كان هناك صوت في الفضاء. يحتوي CMB على تسجيل لأقدم موسيقى في الكون.
ضوء للمساعدة
كيف يساعدنا الضوء في معرفة وجود صوت في الفضاء؟ تنتقل الموجات الصوتية عبر الهواء (أو الغاز بين النجوم) كتقلبات في الضغط. عندما يتم ضغط الغاز ، يصبح أكثر سخونة. على المستوى الكوني ، هذه الظاهرة شديدة لدرجة أن النجوم تتشكل. وعندما يتمدد الغاز ، يبرد. تسببت الموجات الصوتية المنتشرة عبر الكون المبكر في تقلبات طفيفة في الضغط في البيئة الغازية ، والتي بدورها تركت تقلبات خفيفة في درجات الحرارة انعكست في الخلفية الكونية الميكروية.
باستخدام التغيرات في درجات الحرارة والفيزياءتمكنت جامعة واشنطن جون كرامر من استعادة هذه الأصوات المخيفة من الفضاء - موسيقى الكون المتوسع. ضرب التردد بـ 1026مرات حتى تسمعه آذان الإنسان.
لذلك لا أحد يسمع الصراخ في الفضاء ، ولكن ستكون هناك موجات صوتية تتحرك عبر سحب الغاز بين النجوم أو في الأشعة المتخلخلة للغلاف الجوي الخارجي للأرض.
